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2021年2月9日发(作者：我是哪吒)

第四节

交流磁路中的激磁电流和磁通、电磁感应定律

在交流铁心磁路中，由于铁心磁化曲线的非线性，激磁电流

i

< br>m

和主磁通



的波形会产

生畸变。

下面以图

1-4-1

所示单一铁心材料的交流铁心磁路为例，

分析激磁电流和磁通的性

质与波形。为分析方便，铁心材料的磁化特性使用





f

(

i

)< /p>

的形式。

图

1-4-1

交流铁心磁路

一、铁磁材料的磁化特性为基本磁化曲线

当磁路内的磁通较小时，磁路不饱和，磁通与激磁电流 之间的关系基本上是线性关系。

在这种情况下，

如果磁通随时间 按正弦规律变化，

则激磁电流随时间也按正弦规律变化。

磁

通到达最大值时，激磁电流也到达最大值，因此，激磁电流与磁通在时间上同相位，随时间< /p>

变化的波形也相同。

当磁通较大时，

磁路出现饱和，

磁通与激磁电流 之间呈非线性关系。

这时激磁电流和磁

通的特性与波形可以用图 解法进行分析，下面分两种情况讨论。

1

．磁通为正弦波时激磁电流的波形

当磁通随时间作正弦变化时，设时间为

t

1

时的磁通瞬时值为



1

< p>
，此时由





f

(

i

)

曲线

< p>
可以查出产生该磁通所需的激磁电流

i

m

1

，

由此可以得到激磁电流曲线上的一点，

如图

1-4-2

所示。同理，可以求出其他 瞬间的激磁电流值，并进而可画出整条激磁电流

i

m

< p>
随时间变化

的曲线

i

m< /p>



f

(

t

)

。

1

图

1-4-2

磁通为正弦波时磁路饱和对电流波形的影响

< br>（

a

）电流波形；

（

< p>
b

）电流波形分解

分析图

1-4-2

可以看出，当磁通随 时间正弦变化且磁路饱和时，由于磁路的非线性，激

磁电流波形发生畸变，成为尖顶波。 如果将激磁电流波形进行分解，除了基波外，还包含有

其他奇次谐波，其中以三次谐波为 最大。磁路越饱和，激磁电流

i

m

的波 形尖顶越严重，谐

波也越显著。但无论激磁电流

i

m

波形尖顶有多严重，它的基波相位始终与磁通

< /p>

的相位相

同。

2

．激磁电流为正弦波时磁通的波形

当激磁电流

i

m

随时间作正弦变化时，利用上述的作图法，同样可以求出磁通



随时间

变化的曲线





f

(

t

)

< br>，如图

1-4-3

所示。

2

图

1-4-3

激磁电流为正弦波时磁路饱和对磁通波形的影响

（

a

）磁通波形；

（

b

）磁通波形分解

分析图

1-4-3

可以看出，当激磁电 流

i

m

随时间正弦变化且磁路饱和时， 磁通的波形也

发生畸变，成为平顶波。如果将磁通波形进行分解，除了基波外，亦包含有 其他奇次谐波，

其中也以三次谐波为最大。磁路越饱和，磁通



的波形平顶越严重，谐波也越显著。但无论

波形平顶有多严重， 它的基波相位始终与激磁电流

i

m

的相 位相同。

综上分析可知：< /p>

激磁电流和磁通的波形是否畸变，

决定于磁路是否饱和。

磁路不饱和时，

磁化曲线基本上是线性的，两者的波形非常接近。磁路饱 和后，磁化曲线呈非线性，磁通与

激磁电流的波形不同。

磁通为 正弦波时激磁电流畸变成尖顶波；

激磁电流为正弦波时磁通畸

变 成平顶波。

但无论是尖顶波还是平顶波，

如果将其进行分解，< /p>

主要成分都是基波和三次谐

波。磁通基波和激磁电流基波的相位始 终相同，与磁路是否饱和以及饱和程度无关。

二、铁磁材料的磁化特性为磁滞回线

考虑磁滞现象时，

铁磁材料的磁化特性为磁滞回线。

当磁通为正 弦波时，

通过磁滞回线，

利用图解法求取激磁电流

i

m

＝

f

< br>（

t

）的曲线，如图

1-4-4

所示。可以看出，当磁通



为正弦

波时，

激磁电流

i

m

为非正弦波。

把

i

< br>m

分解成两个分量，

即

i

m



i

μ

< p>


i

Fe

。

其中

i



分量为和



同

相位的尖顶波，

与 忽略磁滞现象、

只考虑饱和时图

1-4-2

中的尖顶波完全一致；

或者说，

i



是不考虑磁路有磁滞现象时的激磁电流，

与基本磁化曲线相对 应，

称为磁化电流。

另一分量

i

Fe

波形近似为正弦波，相位超前于磁通

< /p>

90

°、幅值为

I

c

（与

H

c

相对应）

。

i

Fe

< br>是反映磁滞

损耗和涡流损耗的有功电流，

i

Fe



i

h



i

e

，

i

h

是由于考虑了磁滞现象才存在的，

称为磁滞损

耗电流，不计磁滞现象，

i

h

为零。交流磁路中除了磁滞损耗外，同时还有涡流损耗。

i

e

称为

涡流损耗电流。由于

i

h

和

i

e

都反映了磁路中的铁耗，因此把它们合在一起，称为铁耗电流，

< p>

3

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